Szárazföldi üzemmód a növényekben

A Koppenhágai Egyetem szakemberei francia kollégáikkal azt elemezték, hogy miként tudtak a növények megbirkózni a szárazföldeket elsőként kolonizáló gombákkal, amelyek a növényeket tápláléknak tekintették. Az eLife folyóiratban közzé tett tanulmányukban azokat az ősi növényi géneket vizsgálták meg, amelyek e védekezést lehetővé tették.

A növények a vízben élő algákból alakultak ki, és a fő ellenségeik a gombák voltak. Mivel a gombák már kb. 100 millió évvel előbb „kiléptek” a szárazföldre, ezért a növények számára a fő kihívást az jelentette, hogy a gombák okozta pusztítást elkerüljék. „Az első szárazföldön táplálékot kereső gombák valószínűleg még a tengerből a hullámveréssel kimosódó elpusztult algákon éltek. Ezért, ha új növényként e szárazföldeken szerettél volna tábort verni, az első dolog, amivel találkoztál, egy olyan gomba volt, ami fel akart falni, ezért szükséged volt valamiféle védekező mechanizmusra” – magyarázta Mads Eggert Nielsen, a kutatás vezetője.

A kutatók vizsgálatai szerint e védekezést 2 génre lehet szűkíteni, ezek a PEN1 és SYP122, amelyek együttesen megakadályozzák, hogy a gombaszerű élőlények behatoljanak a növényekbe. Amikor a kutatók e két gént kiütötték (a vizsgálatokban használt lúdfűben), a növény tárt kapukkal várta a kórokozó gombákat. E két gén, úgy tűnik, a szárazföldi növényekben univerzális védekezési mechanizmust jelent! A gének a növényi sejtfalra hatnak, így akadályozzák meg, hogy a gomba áthatoljon rajta.

A kutatók azt is kipróbálták, mi történik, ha a májmohák (a legelső szárazföldi növények legközelebbi leszármazottai) e két gént átültetik a lúdfűbe: az eredmény meggyőző volt, a lúdfű a májmoha védekező génjeivel is képes volt ellenállni a gombatámadásnak. A májmoha és a lúdfű evolúciója 450 millió éve külön úton jár, ám ennek ellenére is ugyanazt a feladatot látta el a két gén.

Azonban ezzel még nem volt vége a növényeket váró kihívásoknak. Hiába álltak ellen a gombáknak, még tápanyagokat is kellett keresniük! A vízben a tápanyagok, mint a foszfor vagy a nitrogén oldott állapotúak, így könnyen hozzáférhetőek voltak a növények számára, azonban 500 millió éve még nem volt az a talaj, ahogy ma ismerjük, puszta sziklák, kövek borították a felszínt. A növények a kövekből képtelenek kivonni a tápanyagot, a gombák viszont nem tudnak szénhidrátot előállítani (emiatt is fogyasztanak növényeket), ezért valamiféle szövetségre volt szükség e két élőlénycsoport közt, s úgy vélik a szakemberek, ennek köszönhetően alakult ki az a szimbiózis, amely a két élőlénycsoportot mind a mai napig összeköti. E két különböző alapú viszony tette lehetővé, hogy a növények birtokba vegyék a szárazföldeket, a gombák segítségével.

„Mivel a gomba csak részleges bebocsátást nyer a növénybe, úgy gondoljuk, ebből következett az a fordulópont, amikor mind a gomba, mind a növény nyert valamit. Emiatt, a kapcsolat előnyös oldalát kihasználva igyekeztek ezután fenntartani a viszonyt” – tette hozzá Nielsen. A felfedezés támogatja tehát azt az elméletet, amely szerint a növények megszelídítették a gombákat a szárazföldek meghódítása érdekében.

A kutatás persze nemcsak elméleti eredményekkel zárult. A feltárt mechanizmust a mezőgazdaságban is lehet majd hasznosítani, a gombabetegségek elleni védekezés során.